SOx減排及煙氣凈化控制技術(shù)進(jìn)展
目前，我國二氧化硫（SO2）排放量居世界前列，主要涉及火電、鋼鐵、有色冶金、化工、焦炭等行業(yè)，造成50％以上的城市出現(xiàn)酸雨。國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2005年我國二氧化硫排放總量約為2500萬噸，已成為世界上二氧化硫排放量最多的國家。2006年我國二氧化硫排放總量達(dá)2594萬噸，同比增長(zhǎng)1.8％。而燃煤電廠排放量約占這一數(shù)字的1/2。國家發(fā)改委和國家環(huán)保總局于2007年3月底共同發(fā)布《現(xiàn)有燃煤電廠二氧化硫治理“十一五”規(guī)劃》。這將對(duì)實(shí)現(xiàn)“十一五”期間全國二氧化硫排放總量削減10％的約束性目標(biāo)和改善全國大氣環(huán)境質(zhì)量起決定性作用。《規(guī)劃》提出：“十一五”期間，現(xiàn)有燃煤電廠需安裝煙氣脫硫設(shè)施1.37億千瓦，共221個(gè)項(xiàng)目，可形成二氧化硫減排能力約490萬噸。加上淘汰落后、燃用低硫煤、節(jié)能降耗等措施，到2010年，現(xiàn)有燃煤電廠二氧化硫排放總量由 2005年的1300萬噸下降到502萬噸，下降61.4％。
燃煤電廠是二氧化硫排放的主要來源。為削減二氧化硫排放，中國開始制定新規(guī)，促使燃煤電廠提高脫硫效率。目前，燃煤電廠的脫硫設(shè)施，投運(yùn)率和脫硫效率偏低、設(shè)施建設(shè)低價(jià)無序競(jìng)爭(zhēng)，脫硫設(shè)施監(jiān)管不到位。尚待最終確定的新規(guī)中，官方要求燃煤電廠現(xiàn)有燃煤機(jī)組應(yīng)按照要求完成脫硫改造，執(zhí)行人民幣一分五厘的脫硫加價(jià)。根據(jù)新規(guī)，官方將按照補(bǔ)償治理二氧化硫成本的原則，調(diào)整二氧化硫排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保部門將足額征收、依法使用排污費(fèi)。同時(shí)，將建立脫硫設(shè)施建設(shè)、驗(yàn)收、運(yùn)行監(jiān)測(cè)制度，依據(jù)脫硫設(shè)施的停運(yùn)時(shí)間，扣減脫硫電價(jià)并處以罰款。發(fā)改委表示，新規(guī)的制定，將進(jìn)一步促進(jìn)燃煤機(jī)組加快煙氣脫硫，提高脫硫效率，以實(shí)現(xiàn)“十一五”二氧化硫削減一成的目標(biāo)。
“十一五”目標(biāo)是全國二氧化硫排放總量減少10%，而粗略計(jì)算《規(guī)劃》的實(shí)施將使二氧化硫排放總量削減約4%。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，《規(guī)劃》提出以下保障措施。一是完善二氧化硫總量控制制度，依據(jù)《大氣污染防治法》和“公開、公平、公正”的原則核定企事業(yè)單位二氧化硫排放總量、核發(fā)許可證，進(jìn)一步完善二氧化硫總量控制制度。二是強(qiáng)化政策引導(dǎo)，完善電價(jià)形成機(jī)制，研究和逐步實(shí)施根據(jù)燃煤機(jī)組脫硫改造的實(shí)際投資和運(yùn)行成本核定脫硫電價(jià)。鼓勵(lì)安裝煙氣脫硫裝置的機(jī)組優(yōu)先上網(wǎng)，優(yōu)先保障上網(wǎng)電量。二氧化硫排污費(fèi)優(yōu)先用于現(xiàn)有燃煤電廠二氧化硫治理。對(duì)脫硫關(guān)鍵設(shè)備和脫硫副產(chǎn)品綜合利用繼續(xù)給予減免稅優(yōu)惠。三是加快脫硫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，加大對(duì)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)煙氣脫硫技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)業(yè)化的扶持力度，加快煙氣脫硫新技術(shù)、新工藝的研發(fā)和示范試點(diǎn)，推動(dòng)煙氣脫硫副產(chǎn)品綜合利用，繼續(xù)整頓煙氣脫硫市場(chǎng)。四是充分發(fā)揮政府、行業(yè)組織和企業(yè)的作用。國家發(fā)展改革委、環(huán)保總局將根據(jù)《規(guī)劃》，每年公布需安裝煙氣脫硫設(shè)施的電廠名單、重點(diǎn)項(xiàng)目及完成情況，接受社會(huì)監(jiān)督。同時(shí)，將加快制訂煙氣脫硫設(shè)施建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)規(guī)范，開展煙氣脫硫特許經(jīng)營試點(diǎn)，加大對(duì)已投運(yùn)煙氣脫硫設(shè)施運(yùn)行的監(jiān)管，對(duì)非正常停運(yùn)煙氣脫硫設(shè)施的將加大處罰力度。
國家發(fā)改委要求，力爭(zhēng)“十一五”期間把二氧化硫排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)逐步提高到治理污染全部成本水平。報(bào)告稱，主要污染物排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)偏低，不能彌補(bǔ)污染治理成本，不利于污染物的治理和減排，造成企業(yè)違法成本低，不利于調(diào)動(dòng)企業(yè)治污積極性。報(bào)告提出，按“誰污染誰付費(fèi)”原則，推進(jìn)環(huán)境污染外部成本內(nèi)部化，二氧化硫排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)力爭(zhēng)在“十一五”期間逐步提高到治理污染全部成本水平。其他主要污染物排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)要適時(shí)調(diào)整。
我國通過現(xiàn)行上網(wǎng)電價(jià)每千瓦時(shí)加價(jià)一點(diǎn)五分錢的加價(jià)政策，鼓勵(lì)已建電廠脫硫減排。同時(shí)責(zé)令新建擴(kuò)建燃煤機(jī)組必須同步建設(shè)脫硫設(shè)施，現(xiàn)有燃煤機(jī)組按要求完成脫硫改造。
燃煤電廠是二氧化硫排放的主要來源。為加快燃煤機(jī)組煙氣脫硫設(shè)施建設(shè)，減少二氧化硫排放。 2007年6月，國家發(fā)展和改革委會(huì)和國家環(huán)保總局聯(lián)合會(huì)下發(fā)了《燃煤發(fā)電機(jī)組脫硫電價(jià)及脫硫設(shè)施運(yùn)行管理辦法(試行)》。該《辦法》規(guī)定，新建擴(kuò)建燃煤機(jī)組必須按照環(huán)保規(guī)定同步建設(shè)脫硫設(shè)施，其上網(wǎng)電量執(zhí)行國家發(fā)展改革委公布的燃煤機(jī)組脫硫標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)；現(xiàn)有燃煤機(jī)組應(yīng)按要求完成脫硫改造，其上網(wǎng)電量執(zhí)行在現(xiàn)行上網(wǎng)電價(jià)基礎(chǔ)上每千瓦時(shí)加價(jià)1.5分錢的脫硫加價(jià)政策。同時(shí)，發(fā)電企業(yè)要保證脫硫設(shè)施的正常運(yùn)行，不得無故停運(yùn)。
國家發(fā)改委的調(diào)查表明，目前現(xiàn)有燃煤電廠仍有一半左右沒有安裝脫硫設(shè)施；已安裝脫硫設(shè)施的燃煤電廠存在閑置或故意不運(yùn)行的現(xiàn)象；部分已安裝脫硫設(shè)施的燃煤電廠沒有及時(shí)得到電價(jià)補(bǔ)償。該《辦法》的制定，將為實(shí)現(xiàn)“十一五”二氧化硫削減百分之十的目標(biāo)發(fā)揮重要作用。
據(jù)述我國將在未來4年中投資44億美金，用于221個(gè)火電廠的脫硫裝置建設(shè)，已達(dá)成在2010年前減少10%的二氧化硫排放的目標(biāo)。國家發(fā)改委直接制定中國的脫硫減排計(jì)劃，要求新建和擴(kuò)建火電項(xiàng)目必須安裝污染控制裝置，同時(shí)，制定政策鼓勵(lì)那些已經(jīng)安裝排污裝置的企業(yè)，例如，這些電廠的電能可以優(yōu)先并入本地電網(wǎng)，或者給予更長(zhǎng)的發(fā)電運(yùn)行時(shí)間。這221個(gè)電廠合計(jì)發(fā)電容量1370億兆瓦，占中國總發(fā)電量的27％。發(fā)改委的電廠脫硫計(jì)劃正在執(zhí)行之中。2006年已經(jīng)有576億兆瓦的電廠安裝了脫硫裝置，2007年將完成245億兆瓦，2008年和2009年分別完成288億和138億兆瓦電廠的安裝。國家環(huán)境保護(hù)總局已經(jīng)分別與各省和央企電廠簽訂減排協(xié)議，協(xié)議涉及的排放量占全國三分之二的二氧化硫排放量。
內(nèi)蒙古自治區(qū)與國家環(huán)保總局簽訂內(nèi)蒙古污染物總量削減責(zé)任書。責(zé)任書規(guī)定：全區(qū)2010年二氧化硫排放總量在2005年的基礎(chǔ)上削減3.8％，控制在140萬噸以內(nèi)，其中火電行業(yè)二氧化硫排放量不超過68.7萬噸。
目前我國大型火電機(jī)組中，其煙氣脫硫設(shè)備幾乎全部采用石灰石—石膏法脫硫工藝，產(chǎn)生的石膏綜合利用壓力不斷增大，脫硫廢水難以有效處理。近期化工行業(yè)推出一種煙氣脫硫新技術(shù)——氨法脫硫。該技術(shù)以其脫硫效率高、無二次污染、可資源化等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)備受關(guān)注。氨法脫硫以氨水為脫硫劑，鍋爐煙氣進(jìn)入脫硫塔經(jīng)氨水循環(huán)吸收生成亞硫酸銨，脫硫后的煙氣經(jīng)除霧凈化進(jìn)入換熱器換熱后進(jìn)入煙囪排放。吸收劑氨水與吸收液混合進(jìn)入吸收塔，吸收形成的亞硫酸銨在吸收塔底部氧化成硫銨溶液，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、固液分離、干燥、包裝后得成品硫銨。氨法脫硫原料來自化工企業(yè)，主要副產(chǎn)品也是氮肥。氨的載體可以是液氨、氨水、碳銨等。氨法脫硫可將二氧化硫、氨回收為硫酸銨、磷銨、硝銨等化肥或硫酸、液態(tài)二氧化硫等產(chǎn)品。一般副產(chǎn)硫酸銨，也可根據(jù)電廠周邊條件副產(chǎn)其它產(chǎn)品。裝置不產(chǎn)生二次污染。系統(tǒng)阻力較常規(guī)脫硫技術(shù)節(jié)電50％以上，可以利用原鍋爐引風(fēng)機(jī)的潛力，大多無需新配增壓風(fēng)機(jī)。另外，液氣比小，循環(huán)泵的功耗降低近70％。實(shí)踐證明，該技術(shù)的二氧化硫去除效率在95%以上，同時(shí)可使氮氧化物同步去除率達(dá)到20%～40%。脫硫副產(chǎn)物的生產(chǎn)過程也較簡(jiǎn)單，與常規(guī)脫硫技術(shù)比較，占地節(jié)省50％以上。化工企業(yè)特別是氮肥廠采用氨回收法技術(shù)進(jìn)行鍋爐煙氣脫硫，可直接將廢氨水生成硫酸銨作為肥料出售或作為復(fù)合肥的原料，在廠內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)廢物的綜合利用，以廢治廢、變廢為寶。
湖南麓南脫硫除塵設(shè)備有限公司攻克煙氣脫硫技術(shù)多項(xiàng)科研難題，在治理大煙氣量燃煤鍋爐及有色冶煉爐窯排放的高濃度二氧化硫（SO2）方面取得技術(shù)突破。其開發(fā)的PXJ型高效脫硫除塵成套設(shè)備被列入“國家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)”，已在國內(nèi)百余項(xiàng)煙氣治理工程成功投運(yùn)。據(jù)介紹，PXJ型高效脫硫除塵成套設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是脫硫劑用量少，電耗低，不易發(fā)生結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象；二是脫硫效果好，可達(dá)95%～99%，SO2排放濃度最低可達(dá)50毫克/立方米，飽和煙氣脫水率超過97%；三是采用連鎖式氣液分離裝置，可將煙氣中不同粒徑的液滴有效脫除，排煙含濕量低于75毫克/立方米，使下游設(shè)備不易腐蝕；四是由于采用了無能耗煙氣換熱器，可不消耗任何能源就完成煙氣的降溫和升溫。該脫硫裝置能使脫硫、脫氮同步進(jìn)行，一套設(shè)備多種功能。此外，該裝置水耗低，循環(huán)水利用率達(dá)95%，尤其適合我國干旱缺水地區(qū)的電廠脫硫。該公司研制的第三代煙氣濕式高效脫硫除塵成套設(shè)備已為鞍鋼集團(tuán)第二熱電廠480噸/小時(shí)煤粉爐脫硫工程成功配套。經(jīng)監(jiān)測(cè)，整體系統(tǒng)造價(jià)僅為國外同類設(shè)備的1/5，運(yùn)行費(fèi)用僅為國外設(shè)備的1/3，各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)與世界同步。
含硫氣體可轉(zhuǎn)化成化肥。冶金行業(yè)中燒結(jié)廠產(chǎn)生的含硫氣體會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，中冶南方技術(shù)有限公司（原武漢鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院）自主開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，可以把含硫氣體變成化肥。
通過在煤中添加催化燃燒劑，改善燃煤燃燒的動(dòng)力學(xué)特征，提高爐內(nèi)燃煤燃燒速率，使燃燒更充分，達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí)優(yōu)化燃煤顆粒的表面性能，促進(jìn)煤中灰分與硫氧化物反應(yīng)，達(dá)到脫硫作用。煤燃催化燃燒劑還能有效防止燃煤鍋爐結(jié)焦、積灰的生成，具有除焦、除積灰、改善燃燒器工作狀況的效果。添加比例為每5噸煤添加燃煤催化燃燒劑1升。試驗(yàn)結(jié)果表明，使用燃煤催化燃燒劑可使鍋爐正反平衡效率平均提高5.2%，固體不完全燃燒損失降低4.2%，煙氣二氧化硫減排 25%。企業(yè)實(shí)際應(yīng)用顯示，使用燃煤催化燃燒劑可以節(jié)省原煤8%～15%。
煉油廠硫排放的規(guī)定越來越嚴(yán)格，煉油廠SOX 排放主要來自催化裂化裝置的再生器。催化裂化（FCC）裝置減少SOx排放己引起足夠重視。國外經(jīng)驗(yàn)表明，采用基于添加劑（助劑）的SOx排放消減解決方案，有助于煉油廠避免采用高投資措施，如濕式氣體洗滌器或選擇性催化還原（SCR）設(shè)備。
INTERCAT公司推出了脫SO X 催化助劑，助劑用量與催化裂化反應(yīng)器中釋放H2S和SO2 的脫除量成正比，一般的助劑用量通常占催化劑藏量的1%~10%，SOX 的脫除率一般在20%~60%。但I(xiàn)NTERCAT公司的助劑Soxgetter的SOX的脫除率最高可超過90%。該助劑可通過該公司專有的添加系統(tǒng)定期、小批量加入催化裂化裝置。Soxgetter是一種基于水滑石（Mg6Al2 （OH）18 4.5H2O）的助催化劑，水滑石呈層狀結(jié)構(gòu)，使SOX 易于進(jìn)入。Soxgetter抗磨損性比DESOX 助劑高出35%。美國已有12家煉油廠采用了Soxgetter助劑，SOX 脫除率達(dá)到87%，助劑效率達(dá)到34gSOX /g脫除當(dāng)量助劑。在此基礎(chǔ)上，INTERCAT公司又推出Super Soxgetter助劑，將MgO含量至少提高了70%，工業(yè)試驗(yàn)表明，在相同的SOX 脫除率下Super Soxgetter助劑的用量只有Soxgetter助劑的60%，其效率幾乎是Soxgetter助劑的2倍。
INTERCAT公司開發(fā)的新型SOx排放消減添加劑已經(jīng)驗(yàn)證應(yīng)用，這種基于水滑石結(jié)構(gòu)的Super Soxgetter添加劑主要物化性質(zhì)見表3,在FCC排放SOx為1000~1200μg/g情況下，可使排放SOx減小到50μg/g以下。與濕式氣體洗滌器（投資為1500萬美元）相比，操作費(fèi)用由6500美元/天減小到5200美元/天，見表4。
格雷斯-戴維遜煉制技術(shù)公司也推出減少SOx排放的助劑。Super DeSOX助劑可減少FCC裝置SOx排放，而無需另加投資。當(dāng)FCC進(jìn)料預(yù)處理停運(yùn)時(shí)，也可用于SOx控制，它可為加工含硫進(jìn)料和平衡整個(gè)煉廠SOx排放提供靈活性。Super DeSOX助劑通過使來自再生器的硫轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器，而使SOx排放減少。它以H2S釋出，到下游進(jìn)行回收。可使SOx排放降低至近0PPm。
BELCO公司開發(fā)了專有的藥劑噴注（SBS）技術(shù)，用以控制煉油廠煙氣SO3 的排放污染。該SBS技術(shù)先期在發(fā)電廠中獲得應(yīng)用，并已推廣應(yīng)用于世界各地?zé)捰蛷S。SBS噴注技術(shù)使用酸式亞硫酸鈉（SBS）作為藥劑，將SBS溶液噴入排放控制設(shè)備（用于從煙氣中去除顆粒和SO2）的熱煙氣上游，SO3 與噴入的SBS反應(yīng)生成干的硫酸鈉和酸式硫酸鈉顆粒，這些顆粒與其他顆粒一起從煙氣中除去。反應(yīng)速率很快，停留時(shí)間很短。該工藝的特征在于利用噴注 SBS，主要去除SO3 ，而不吸收SO2 。因而需用藥劑極少，少量藥劑可用簡(jiǎn)易的內(nèi)導(dǎo)管噴嘴以低流率噴入煙氣中。SBS噴注技術(shù)可與BELCO公司的EDV濕式洗滌系統(tǒng)組合使用。
太倉市保利協(xié)鑫熱電廠所用上海弗卡斯環(huán)保工程有限公司的FCL氨法脫硫技術(shù)項(xiàng)目通過鑒定。隨著國家對(duì)節(jié)能減排工作力度的加大，控制電廠大氣污染，特別是對(duì)二氧化硫和氮氧化物的治理越來越緊迫。弗卡斯環(huán)保公司以資源化利用的理念開發(fā)成功FCL氨法脫硫技術(shù)，在同一裝置和同一介質(zhì)下，脫硫脫硝能夠瞬時(shí)交叉反應(yīng)完成，同時(shí)兼有除塵功能，其副產(chǎn)物硫酸銨可廣泛應(yīng)用于高效復(fù)合肥的生產(chǎn)。氨法脫硫技術(shù)具有脫硫效率高、造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小、易操作、維修少等多項(xiàng)特點(diǎn)，適合于我國部分電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，也適用于化工企業(yè)及有廢氨水來源的企業(yè)。對(duì)保利協(xié)鑫熱電廠應(yīng)用情況的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，二氧化硫去除效率在95%以上，氮氧化物同步去除率達(dá)到27.6%，副產(chǎn)品硫酸銨總氮含量可達(dá)20.6%，含水率為1.0%，各項(xiàng)指標(biāo)都符合國家標(biāo)準(zhǔn)。氨法脫硫?qū)O2 、NOX 轉(zhuǎn)化為復(fù)合肥料生產(chǎn)的重要原料，走出了一條發(fā)電、環(huán)保和農(nóng)業(yè)同步發(fā)展之路，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
國內(nèi)首創(chuàng)的燒結(jié)煙氣氨法脫硫工程在柳州鋼鐵公司經(jīng)過運(yùn)行，各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)運(yùn)行良好，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該工程技術(shù)全部由武漢都市環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司自主開發(fā)。在鋼鐵企業(yè)燒結(jié)生產(chǎn)過程中，由于礦石和燃料煤中含有硫化物，因此會(huì)排出二氧化硫，大約占鋼鐵廠排放總量的60%～90%。以前，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)幾乎沒有處理就直接排放到大氣中。如今，二氧化硫排量成為國家約束性控制指標(biāo)，燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫勢(shì)在必行。武漢都市環(huán)保公司經(jīng)過多年探索，自主研發(fā)了一套“ 以廢治廢”的循環(huán)治理方法——燒結(jié)煙氣氨法脫硫技術(shù)。該技術(shù)利用焦?fàn)t煤氣中的氨資源作為二氧化硫的脫硫劑。該套技術(shù)成果已經(jīng)取得三項(xiàng)發(fā)明創(chuàng)造和實(shí)用新型專利。焦?fàn)t煤氣是鋼鐵企業(yè)煉焦時(shí)的副產(chǎn)物，其中含有大量的氨。此前一般通過購買硫酸進(jìn)行中和處理。2007 年5月，燒結(jié)煙氣氨法脫硫技術(shù)在柳鋼的燒結(jié)廠兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)上投入運(yùn)行。焦化廠的廢氨水引入脫蔬塔，與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，并充入氧氣，生成硫酸銨化肥。當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的監(jiān)測(cè)記錄顯示，該設(shè)施的脫硫效率達(dá)到95％以上，同時(shí)具有40％的除塵效率、20％以上的脫硝效率。據(jù)介紹，以前鋼廠每年要花數(shù)千萬元購買硫酸用于脫氨，現(xiàn)在不僅不用花錢買，產(chǎn)出的硫酸氨還有收益。據(jù)介紹，國內(nèi)20多家鋼鐵廠前往柳鋼取經(jīng)。
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